JP2869473B2 - 土壌の掘削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土壌面より土砂を掘り
取る掘削装置に関し、詳しくは、圧力空気を利用して土
壌面を空気破砕しつつ、その破砕土砂を真空吸引力によ
り吸い上げるように吸引排土する土壌の掘削装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】道路下等の土壌掘削に際しては、通常、
その土中にガス配管，水道配管あるいはケーブル挿通管
等の配管類が埋設されていることから、一般に知られて
いるショベル系掘削機のように機械力を利用してバケッ
トを土中に突き込む形式の掘削機では、その掘削時に土
中に突き込まれるバケットが、埋設物を押し潰して損傷
したり、埋設物を掘り起して破壊する等の不都合が起
る。

【０００３】このため土中に埋設物が存在する土壌の掘
削にあたっては、従来、例えば特開昭５８−２２２２２
８号公報に記載された先行技術に示す真空掘削機が使用
されている。この真空掘削機は、吸引用ブロワに連通さ
れたバキュームホースの先端に土砂の吸込み口を備え、
作業者がそのホースの土砂吸込み口を、掘削しようとす
る土壌面に対向させてブロワからの吸引力により土砂を
吸い上げるように掘削するものであり、このような真空
掘削機によれば、真空吸引力を利用して土砂を吸い上げ
るように掘削が進行されるから、土中に敷設されている
埋設物を損傷したり破壊する等の問題は起らない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来より知
られている真空掘削機は、ブロワからの真空吸引力によ
り土砂を吸い上げる機能のみであり、掘削しようとする
土壌面の破砕機能は有していない。このため、掘削作業
にあたって、次のような不便があった。すなわち従来の
真空掘削機を用いて、例えば、道路下等の土壌中に敷設
された配管類を、管路補修に際してその補修個所を地上
に露出するように土壌掘削する場合、その掘削個所の土
壌面を、別に用意した掘削棒などで作業者が事前に突き
崩し土砂を予め吸引排土できる状態に破砕しておく必要
性がある。

【０００５】このため、掘削作業に際し、別の作業者を
要して土壌面を事前に突き崩す作業工程を連繋させる不
便があり、また、その土壌面の突き崩し作業は、これを
人力で行なう関係から大変な重労働を伴う上、人力によ
る土壌の突崩し作業には能力的にも限界があり多大の時
間を要する。このために土壌の掘削作業に多大の労力と
時間を要することから、上述の管路補修等の工事施工に
際し道路下等の土壌を掘削する際、その掘削に時間がか
かり、またその作業性も極めて悪く、掘削作業が工事施
工上の大きなネックになっていた。

【０００６】このような問題点を解決するため、本出願
人は、すでに真空掘削装置の掘削筒先端部に圧力空気の
噴気口を設け、空気圧力によって土壌を破砕し、それに
よって埋設された配管類を損傷することなく、且つ人力
による土壌の突き崩し作業を要することなく、円滑に土
壌の掘削作業が可能となる土壌の掘削方法及び装置を提
案した（特願平３−５３６２３号参照）。しかしなが
ら、圧力空気によって土壌を破砕するためには、強力且
つ大量の圧力空気を必要とし、そのためのコンプレッサ
やブロワは必然的に大型のものとなる。従って作業時の
騒音が大きく、コンプレッサなどの機器の運搬も容易で
なかった。

【０００７】本発明は、このような問題点に鑑み、埋設
物を損傷，破壊しない真空掘削方式を前提としつつも、
圧力空気を土壌面へ噴気させる噴気口を備えることによ
り土壌面の突き崩し機能と、土砂の吸引排土機能とを同
時的に具有し、掘削作業を効率的に遂行できる土壌の掘
削装置において、圧力空気を供給するコンプレッサを小
型，軽量のものとし、低騒音となる土壌の掘削装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、真空吸引用ブロワと、該ブロワの吸引経路に
連通して設けられる土砂収集室と、該土砂収集室にバキ
ュームダクトを介して連通される中空掘削筒とを有し、
上記掘削筒は、その中空軸線を土壌面に直立させた状態
で上下昇降可能に支持すると共に、下端部は掘削筒口と
して該筒口の円周部に、コンプレッサと連通して圧力空
気を土壌面へ噴気させる噴気口を備えてなる土壌の掘削
装置において、コンプレッサと噴気口との間に、圧力タ
ンクと、該圧力タンクに貯えた圧力空気を間欠的に断接
するバルブとを設けたことを特徴とする。また上記圧力
タンクを２個並列に接続し、該２個の圧力タンクに貯え
られた圧力空気を交互に噴気口に連通することを特徴と
する。さらに上記圧力タンクを２個直列に接続し、第１
の圧力タンクに圧力空気を貯えている間に、第２の圧力
タンクに貯えた圧力空気を噴気口に連通させると共に、
第２の圧力タンクと噴気口の連通を断としたときに、第
１の圧力タンクに貯えた圧力空気を第２の圧力タンクに
移すことを特徴とする。そして上記中空掘削筒は、その
中空軸線を中心として回動可能とされた掘削筒と、該掘
削筒内に嵌挿された中空筒とよりなり、さらに該掘削筒
を回動させる手段を有することを特徴とする。

【０００９】

【作用】上述のように構成された掘削装置によると、土
壌面に直立された中空の掘削筒を介して、その掘削筒の
下端部に形成した掘削筒口の円周縁からは、該筒口で区
画された領域の土壌面に向けて圧力空気が間欠的に噴気
され、その空気圧により土壌面が突き崩される。このと
き圧力空気は、圧力タンクに貯えれたものが一気に噴気
口より噴出するので、その勢いが強力である。また圧力
空気の噴出が停止している間も、コンプレッサにより圧
力空気が圧力タンクに貯えられるから、結果としてコン
プレッサは小型のもので済む。さらに圧力タンクを２個
並列に接続し、交互に使用するものにあっては、一方の
圧力タンクを使用中に他方の圧力タンクに空気を貯蔵す
ることができ、噴出する圧力空気の圧力が一定になる。
さらにまた２個の圧力タンクを直列に接続したものにあ
っては、簡単な構成で一方の圧力タンクを使用中に他方
の圧力タンクに空気を貯えることができる。そして掘削
筒を回動させると、掘削筒口に貯えられた圧力空気の噴
気口が同時に回動して、上述の空気圧による土壌面の突
き崩し作用が、掘削筒口で囲まれた土壌面全体に及んで
該筒口に対応する区画領域の土壌面が全体的に空気で掘
削筒の中間筒内に作用する負圧吸引力により吸い上げら
れ、掘削筒の上端よりバキュームダクトを通して土砂収
集室内に吸引排土される。この結果、空気圧による土壌
の突き崩し作用と、破砕された土砂の吸引排土作用と
が、土壌面に直立された掘削筒により同時的に進行さ
れ、その進行につれて掘削筒が土中に深く侵入し所要深
さの穴または溝が形成されるように土壌掘削が行われ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、１は真空掘削機の本体となる低床
型トラックで、前部には運転席２が装備され、またトラ
ック１の車台３上には、エンジン４と、このエンジン４
により駆動される真空吸引用ブロワ５と、ブロワ５の吸
引経路上に設置された箱型のフィルタ室６と、これに連
通された土砂収集室７とが装備されており、さらにエン
ジン５５と。このエンジン５５によりれるコンプレッサ
５６と、コンプレッサ５６の発生した圧力空気を貯蔵で
きる圧力タンク５７，５８と、圧力タンク５７，５８に
貯えられた圧力空気を断接できるソレノイドバルブ５９
とが装備されている。

【００１１】上記真空吸引用ブロワ５は、その吸引経路
に接続された連通管８を介してフィルタ室６と連通され
ている。フィルタ室６は、仕切板６ｃによりその上部に
排気室６ａと、下部に吸引室６ｂとが上下に仕切られて
あり、上部に区画された排気室６ａに前記連通管８が連
通されている。仕切板６ｃには、下部の吸引室６ｂ内に
垂下して複数個の蛇腹状ホース形状をなしたフィルタバ
ッグ９が吊設されており、このフィルタバッグ９はその
下端が支持板１０に接続固着され、支持板１０は引張コ
イルスプリング１１を介してフィルタ室６の底部壁面に
弾性的に支持されている。そしてフィルタ室６内の吸引
気流が、矢印に示すように支持板１０に設けた開口より
フィルタバッグ９内に入り、フィルタバッグ９の筒壁を
透過して上方の仕切板６ｃに設けた出口開口より上部排
気室６ａ内に流通する過程において気流中に混入する土
砂の細塵がフィルタ作用により除去される構成になって
おり、フィルタ室６の底部は、連通路１２を介して土砂
収集室７の上部に連通されている。

【００１２】土砂収集室７には、その後壁の高位置に土
砂の流入口７ａが開口され、これに可撓性を有するバキ
ュームダクト１５が接続されている。上記土砂流入口７
ａに対向して収集室７内に、斜めに配置された衝突板１
３が、その一端を支点に上下動可能に弾性枢支されてい
て、この衝突板１３にバキュームダクト１５を介して土
砂流入口７ａから吸引投入される土砂が衝突することに
より、比重の大きい土砂は下方に落下して収集室７内の
底部に溜り、軽い空気流は収集室７内の上部を迂回して
前記連通路１２からフィルタ室６の底部へ流通するよう
にしている。なお土砂収集室７の底部には、開閉操作で
きる扉１４を有し、これを開くことにより底部に溜る収
集土砂を外部に排出できるようにしている。

【００１３】本発明においては、上記トラック１の車台
３の後部に、左右方向へ延びる断面コ字形の連結金具１
８が装備され、この連結金具１８にヒッチピン１９を介
して前後方向に延びるブーム２０が連結される。上記ブ
ーム２０は、伸縮できるように外筒２０ａに対し内筒２
０ｂが進退可能に嵌挿されており、内筒２０ｂの端部に
は取付板２１が固設され、この取付板２１を介してブー
ム２０の端部に、掘削装置の支持架台２２が着脱可能に
固着されている。

【００１４】上記支持架台２２は、上記取付板２１に対
して接合固着される取付板２３を備えた垂直フレーム２
４と、この垂直フレーム２４の上下端に取り付けた支持
部材２５，２６を介して垂直に立設された昇降ガイド支
柱２７と、垂直フレーム２４の下部に油圧シリンダ機構
２８を介して上下伸縮可能に装備した左右一対のアウト
リガー２９と、移動車輪３０とを有しており、油圧シリ
ンダ機構２８を伸長して左右一対のアウトリガー２９を
土壌面に当接させることにより、支持架台２２がその土
壌面に接地固定できるようにしてある。

【００１５】図２は本発明係る掘削部の第１実施例を示
す断面図であって、支持架台２２に備える昇降ガイド支
柱２７は、角パイプ材からなる支柱の一側面にラック２
７ａが形成されてあり、ガイド支柱２７には、これに沿
って上下に昇降する昇降体３５が、上記ラック２７ａに
噛み合うピニオン３２と、これに対向して設けた一対の
ローラ３３，３４とにより支柱２７を挾持して上下昇降
するように支持されている。上記ピニオン３２の軸には
その軸端に昇降用のハンドル３６が設けられていて、こ
のハンドル３６を回動することにより昇降体３５をガイ
ド支柱２７に沿って上昇，下降操作でき、また図示して
いないが昇降体３５には上記ピニオン３２の回動を規制
するロック機構を備えていて上昇位置の適所で昇降体３
５を固定できるようにしている。

【００１６】上記昇降体３５には、これに備えた固定具
３５ａを介して掘削筒４０の内部に挿通した中空筒４２
が、その筒体軸線を土壌面に直立するよう垂直に固定さ
れている。上記中空筒４２は、内壁４２ａと外壁４２ｂ
の二重壁になっていて、両壁４２ａ，４２ｂの間に環状
の空気通路４３が形成され、また内壁４２ａの筒内は上
下に延びる中空の土砂吸引通路４２ｃとしてその上端に
前記バキュームダクト１５の先端が接続されている。

【００１７】上記中空筒４２に対して、その外側に、掘
削筒４０が回動可能に嵌合されてあり、中間筒４２とそ
れに嵌挿された掘削筒４０とにより、中間掘削筒４１が
構成されている。この掘削筒４０は中空筒４２の軸線方
向には抜け止めされ、その下端部には筒径を大きくした
大径の掘削筒口４０ａが形成されている。この掘削筒口
４０ａは、掘削筒４０より大径とする必要は必しもない
が、大径とした方が、掘削中に掘削筒４０の側面に土圧
を受けることがなく、後述する掘削筒口４０ａの回転も
容易となり、さらに掘削後の引き抜きも容易となるため
好ましい。この掘削筒口４０ａは、図２のＡ−Ａ矢視図
である図３に示すように、その下端内周縁に、前記空気
通路４３と連通する圧力空気の噴気口４５が円周方向の
４箇所に下方へ向けて開口されてあり、また掘削筒口４
０ａの下端外周縁には、所要巾を有する撹乱刃体として
の切削チップ４６が上記噴気口４５と位相をずらして円
周方向の４箇所に下方へ突出して固定されている。

【００１８】そして図示の実施例では、上記昇降体３５
に、支持金具４７を介して固定された油圧モータ４８を
備え、この油圧モータ４８を前記トラック１に装備され
ている油圧系により駆動して、油圧モータ４８の駆動軸
に取付けたピニオンギャ４９と、これに噛み合う駆動ギ
ャ５０とを介して掘削筒４０を円周方向の一方向または
往復方向に減速回動させている。

【００１９】また前記中空筒４２の内壁４２ａと外壁４
２ｂとの間に形成した空気通路４３に連通して、中空筒
４２の上部に空気ホース５１が接続され、本発明におい
てはその空気ホース５１の先端が、トラック１の車台３
に搭載された前記圧力タンク５７，５８に貯えられた圧
力空気を断接するソレノイドバルブ２９に接続され、ソ
レノイドバルブ５９が接になった時に、圧力タンク５
７，５８内の圧力空気を空気ホース５１により空気通路
４３に導き、これを圧力空気として噴気口４５から土壌
面に噴気させるように構成されている。

【００２０】図４は、コンプレッサ５６から空気ホース
５１に至る空気配管の第１実施例であり、コンプレッサ
５６から生じた圧力空気は、圧力タンク５７および必要
により増設する圧力タンク５８に逆止弁６０を介して流
入する。圧力タンク５７内の圧力空気はソレノイドバル
ブ５９により制御され、図示の例ではソレノイドバルブ
５９のソレノイドがオフの場合には、図のように空気回
路は接断となって圧力タンク５７に圧力空気が貯えられ
るが、ソレノイドがオンとなると、流路が切換わって圧
力タンク５７内の圧力空気が空気ホース５１と連通す
る。従って、図示しないタイマ回路により、間欠的にソ
レノイドバルブ５９のソレノイドがオン・オフされる。
そしてソレノイドがオフの時は、コンプレッサ５６の圧
力空気は圧力タンク５７に貯えられ、ソレノイドがオン
の時は、圧力タンク５７内の圧力空気が空気ホース５１
に連通して空気通路４３を介して噴気口４５より噴出す
る。

【００２１】図５は空気配管の第２実施例であって、コ
ンプレッサ５６から生じた圧力空気は、まず第１のソレ
ノイドバルブ５９ａを介して２個の圧力タンク５７，５
８に連通し、さらに２個の圧力タンク５７，５８は第２
のソレノイドバルブ５９ｂを介して空気ホース５１に連
通している。このとき２個の第１，第２のソレノイドバ
ルブ５９ａ，５９ｂは、同時に同じ信号により間欠的に
駆動させられる。そして第１のソレノイドバルブ５９ａ
は、図で明らかなように、ソレノイドがオフの時にコン
プレッサ５６と圧力タンク５７が連通し、ソレノイドが
オンの時にコンプレッサ５６と圧力タンク５８が連通す
る。また第２のソレノイドバルブ５９ｂは、ソレノイド
がオフの時に圧力タンク５８と空気ホース５１が連通
し、ソレノイドがオンの時に圧力空気５７と空気ホース
５１が連通するように構成されている。従って第１，第
２のソレノイドバルブ５９ａ，５９ｂの双方のソレノイ
ドがオフの時は、図示のようにコンプレッサ５６の発生
する圧力空気は圧力タンク５７に貯えられる。次にソレ
ノイドがオンとなると、第１，第２のソレノイドバルブ
５９ａ，５８ｂが切換わって、コンプレッサ５６の発生
する圧力空気は圧力タンク５８に貯えられると共に、圧
力タンク５７内の圧力空気は空気ホース５１に連通す
る。

【００２２】これを繰り返すことにより、空気ホース５
１には２つの圧力タンク５７，５８の圧力空気が交互に
流入すると共に、圧力タンク５７，５８には空気ホース
５１と連通していない時にコンプレッサ５６の発生する
圧力空気が貯えられる。

【００２３】以上の構成により、図示しないタイマ回路
により第１，第２のソレノイドバルブ５９ａ，５９ｂを
同時に、間欠的にオン・オフすると、コンプレッサ５６
から発生した圧力空気は交互に圧力タンク５７，５８に
貯えられ、この貯えられた圧力空気が交互に噴気口４５
に導かれるため、小型のコンプレッサであっても十分強
い噴気が得られ、そのためコンプレッサの騒音の低下を
図ることができる。

【００２４】次に本発明の第３実施例を図６に示す。図
６に示すソレノイドバルブ５９が断の状態において、第
１の圧力タンク５７にはコンプレッサ５６の圧力空気が
流入すると共に、その出口はソレノイドバルブ５９の弁
により閉じられている。一方、第２の圧力タンク５８の
入口側は閉じられ、出口側は噴出口に連通している。次
にソレノイドバルブ５９を接の状態とすると、バルブが
切換えられて第１，第２の圧力タンク５７，５８は直列
に接続され、且つ第２の圧力タンク５８の出口側は閉鎖
される。従って第１の圧力タンク５７内の圧力空気は、
第２の圧力タンク５８に速やかに移動すると共に、コン
プレッサ５６からさらに圧力空気が流入貯蔵され、結局
２個の圧力タンク５７，５８に圧力空気が貯えられる。

【００２５】ソレノイドバルブ５９の断・接が繰り返さ
れると、第２の圧力タンク５８内の圧力空気が空気ホー
ス５１を介して噴気口４５に断・接し、その断とされて
いる間に圧力空気が貯えられるが、圧力空気の噴出時，
停止時に拘らず、第１の圧力タンク５７には常に圧力空
気が注入されるので、安定した圧力が確保でき、また上
述の第２実施例に比べて実質的にその作用は同一である
にも拘らず、ソレノイドバルブが１個で済む。

【００２６】さらに上述した各実施例において、噴気口
４５を備える掘削筒口４０下端の掘削筒口が、油圧モー
タ４８により一方向または往復方向に回動すると、噴気
口４５も同時に土壌面に対して回動し、圧力タンクに貯
えられた圧力空気の間欠的且つ強力な噴気が回動円周上
に働いて、効率よく土砂を破砕することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、真空掘削装置に圧力空気による破砕作用が付加され
ることによって、土壌面の破砕作業を要することなく、
土壌の突き崩し作用と、破砕土壌の吸引収容作用とを奏
することができる。

【００２８】しかも圧力空気の使用に際しては、圧力タ
ンクに貯えたものを一気に使用することができるから強
い破砕作用が得られ、また圧力空気の停止の間に圧力タ
ンクに圧力空気を貯えるようにされているから小型軽量
のコンプレッサで済む。周知のようにコンプレッサは往
復動ポンプにより構成されているため、回転運動のみか
ら構成される吸引ブロワよりも大きな騒音を発生する
が、本発明によれば小型のコンプレッサを使用するた
め、全体として作業時の騒音を非常に小さくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による掘削装置の実施例を一部断面して
示した全体の側面図

【図２】土壌面の掘削部を拡大しその一部を断面で示す
側面図

【図３】図２のＡ−Ａ矢視図

【図４】圧力空気経路の第１実施例を示す配管図

【図５】圧力空気経路の第２実施例を示す配管図

【図６】圧力空気経路の第３実施例を示す配管図

【符号の説明】

１ トラック ２ 運転席 ３ 車
台 ４ エンジン ５ ブロワ ６ フ
ィルタ室 ６ａ 上部の排気室 ６ｂ 下部の吸引室 ６ｃ
仕切板 ７ 土砂収集室 ７ａ 土砂流入口 ８ 連
通管 ９ フィルタバッグ １０ 支持板 １１
引張コイルスプリング １２ 通路 １３ 衝突板 １４
扉 １５ バキュームダクト １８
連結金具 １９ ヒッチピン ２０ ブーム ２１，
２３ 取付板 ２２ 支持架台 ２４ 垂直フレーム ２７
昇降ガイド支柱 ２７ａ ラック ２８ 油圧シリンダ機構 ２９ アウトリガー ３２ ピニオン ３３，
３４ ローラ ３５ 昇降体 ３６ 昇降ハンドル ４０
掘削筒 ４０ａ 掘削筒口 ４２ 中空筒 ４３
空気通路 ４５ 噴気口 ４６ 切削チップ ４８
油圧モータ ５１ 空気ホース ５６ コンプレッサ ５７，
５８ 圧力タンク ５９ ソレノイドバルブ ６０逆
止弁

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空吸引用ブロワと、該ブロワの吸引経
   路に連通して設けられる土砂収集室と、該土砂収集室に
   バキュームダクトを介して連通される中空掘削筒とを有
   し、上記掘削筒は、その中空軸線を土壌面に直立させた
   状態で上下昇降可能に支持すると共に、下端部は掘削筒
   口として該筒口の円周部に、コンプレッサと連通して圧
   力空気を土壌面へ噴気させる噴気口を備えてなる土壌の
   掘削装置において、コンプレッサと噴気口との間に、圧
   力タンクと、該圧力タンクに貯えた圧力空気を間欠的に
   断接するバルブとを設けたことを特徴とする土壌の掘削
   装置。
2. 【請求項２】 圧力タンクを２個並列に接続し、該２個
   の圧力タンクに貯えられた圧力空気を交互に噴気口に連
   通することを特徴とする請求項１記載の土壌の掘削装
   置。
3. 【請求項３】 圧力タンクを２個直列に接続し、第１の
   圧力タンクに圧力空気を貯えている間に、第２の圧力タ
   ンクに貯えた圧力空気を噴気口に連通させると共に、第
   ２の圧力タンクと噴気口の連通を断としたときに、第１
   の圧力タンクに貯えた圧力空気を第２の圧力タンクに移
   すことを特徴とする請求項１記載の土壌の掘削装置。
4. 【請求項４】 中空掘削筒は、その中空軸線を中心とし
   て回動可能とされた掘削筒と、該掘削筒内に嵌挿された
   中空筒とよりなり、さらに該掘削筒を回動させる手段を
   有することを特徴とする請求項１，２又は３記載の土壌
   の掘削装置。